高中物理电学实验――电阻测量

高中物理电学实验电阻的测量1(2016全国，23，9分)某同学利用图甲所示电路测量量程为2.5 V的电压表的内阻(内阻为数千欧姆)，可供选择的器材有：电阻箱R(最大阻值99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值50 )，滑动变阻器R2(最大阻值5 k)，直流电源E(电动势3 V)，开关1个，导线若干实验步骤如下：按电路原理图甲连接线路；将电阻箱阻值调节为0，将滑动变阻器的滑片移到与图甲中最左端所对应的位置，闭合开关S；调节滑动变阻器，使电压表满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，调节电阻箱阻值，使电压表的示数为2.00 V，记下电阻箱的阻值回答下列问题：(1)实验中应选择滑动变阻器_(填“R1”或“R2”)(2)根据图甲所示电路将图乙中实物图连线(3)实验步骤中记录的电阻箱阻值为630.0 ，若认为调节电阻箱时滑动变阻器上的分压不变，计算可得电压表的内阻为_(结果保留到个位)(4)如果此电压表是由一个表头和电阻串联构成的，可推断该表头的满刻度电流为_(填正确答案标号)A100 A B250 A C500 A D1 mA1【解析】(1)本实验原理是当变阻箱阻值为零时，电压表满偏，Umax2.5 V，而当电阻箱取某一阻值R0时，电压表示数变为U2，则电阻箱两端电压U1UmaxU2，即可求出通过电压表的电流，I，这个理论成立的前提是电阻箱阻值变化前后，电压表与电阻箱两端电压保持不变，这就要求滑动变阻器阻值较小，故选R1.(2)如图所示(3)根据原理可知U22 V，U1UmaxU20.5 V，R0630.0 ，I，RV2 520 .(4)当电压表满偏时，满偏电流Imax1 mA，D正确【答案】(1)R1(2)连线见解析图(3)2 520(4)D2(2016浙江理综，22，10分)某同学用伏安法测量导体的电阻，现有量程为3 V，内阻约为3 k的电压表和量程为0.6 A、内组约为0.1 的电流表采用分压电路接线，图甲是实物的部分连线图，待测电阻为图乙中的R1，其阻值约为5 .(1)测R1阻值的最优连接方式为导线连接_(填“a”或“b”)、导线连接_(填“c”或“d”)(2)正确接线测得实验数据如表，用作图法求得R1的阻值为_.U/V0.400.801.201.602.002.40I/A0.090.190.270.350.440.53(3)已知图乙中R2与R1是材料相同、厚度相等、表面为正方形的两导体，R2的边长是R1的，若测R2的阻值，则最优的连线应选_(填选项)A连接a，连接cB连接a，连接dC连接b，连接cD连接b，连接d2【解析】(1)由于待测电阻Rx<，电流表应外接，所以导线应该接a；滑动变阻器采用分压式接法，导线应接d.(2)用作图法求解Rx时，注意描点连线应为一条过原点的直线，使直线穿过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，UI图线的斜率等于待测电阻的阻值由图线可得R4.5 .(3)根据电阻定律R，可以计算出题图中两个电阻R1和R2的阻值相等，因此测量R2的电阻时，电路接法与测量R1相同即可，B正确【答案】(1)ad(2)图见解析；4.54.7(3)B3(2016江苏物理，10，8分)小明同学通过实验探究某一金属电阻的阻值R随温度t的变化关系已知该金属电阻在常温下的阻值约10 ，R随t的升高而增大实验电路如图所示，控温箱用以调节金属电阻的温度实验时闭合S，先将开关K与1端闭合，调节金属电阻的温度，分别记下温度t1，t2，和电流表的相应示数I1，I2，.然后将开关K与2端闭合，调节电阻箱使电流表的示数再次为I1，I2，分别记下电阻箱相应的示数R1，R2，.(1)有以下两电流表，实验电路中应选用_A量程0100 mA，内阻约2 B量程00.6 A，内阻可忽略(2)实验过程中，要将电阻箱的阻值由9.9 调节至10.0 ，需旋转图中电阻箱的旋钮“a”“b”“c”，正确的操作顺序是_将旋钮a由“0”旋转至“1”将旋钮b由“9”旋转至“0”将旋钮c由“9”旋转至“0”(3)实验记录的t和R的数据见下表：温度t()20.040.060.080.0100.0阻值R()9.610.411.112.112.8请根据表中数据，在方格纸上作出Rt图象由图线求得R随t的变化关系为R_ .3【解析】(1)电路中的最大电流I A150 mA，无法达到0.6 A电流表的量程的，因此选用A.(2)要将电阻箱的电阻值由9.9 调为10.0 ，应注意电阻箱阻值不能为零，因此应先将a旋钮由0调到1，顺序为或.(3)图象如图所示，由图象可知，电阻R与温度t的关系为R8.8t()0.04t8.8()【答案】(1)A(2)(或)(3)图象见解析；0.04t8.8(0.04t8.60.04t9.0都算对)4(2015新课标全国，23，9分)电压表满偏时通过该表的电流是半偏时通过该表电流的两倍某同学利用这一事实测量电压表的内阻(半偏法)，实验室提供的器材如下：待测电压表(量程3 V，内阻约为3 000 )，电阻箱R0(最大阻值为99 999.9 )，滑动变阻器R1(最大阻值100 ，额定电流2 A)，电源E(电动势6 V，内阻不计)，开关2个，导线若干(1)虚线框内为该同学设计的测量电压表内阻的电路图的一部分，将电路图补充完整(2)根据设计的电路，写出实验步骤：_.(3)将这种方法测出的电压表内阻记为RV，与电压表内阻的真实值RV相比，RV_RV(填“>”“”或“<”)，主要理由是_4【解析】(1)实验电路图如图所示(2)移动滑动变阻器的滑片，以保证通电后电压表所在支路分压最小；闭合开关S1、S2，调节R1，使电压表的指针满偏；保持滑动变阻器滑片的位置不变，断开S2，调节电阻箱R0使电压表的指针半偏；读取电阻箱所示的电阻值，此即为测得的电压表内阻(3)断开S2，调节电阻箱使电压表成半偏状态，电压表所在支路总电阻增大，分得的电压也增大；此时R0两端的电压大于电压表的半偏电压，故RV>RV.【答案】(1)图见解析(2)见解析(3)>；理由见解析1伏安法测电阻(1)电流表的内、外接法对比内接法外接法电路图误差原因电流表分压U测UxUA电压表分流I测IxIV电阻测量值R测RxRA>Rx测量值大于真实值R测<Rx测量值小于真实值误差校正RxRA(RA已知)Rx(RV已知)适用条件RARx，测大电阻RVRx，测小电阻(2)电流表内、外接法的选择依据计算法看倍数关系：根据题给数据估算若>，即R>RVRA，则应采用内接法；若<，即R<RVRA，则应采用外接法试触法看相对变化：按图接好电路，用电压表的一根接头P先后与a、b处试触若电流表“相对变化”明显，则说明电压表分流作用较大，应采用电流表内接法；若电压表“相对变化”明显，则说明电流表分压作用较大，应采用电流表外接法(3)滑动变阻器的限流、分压接法的对比限流接法分压接法电路图P初位置b端a端电压调节范围UxE0UxE电流调节范围Ix0Ix相对优点电路结构简单，能耗较低待测电阻Rx两端电压或电流能从零开始调节，调节范围最大(4)滑动变阻器分压、限流接法的选择依据滑动变阻器的两种连接方式各有优缺点，两种接法均能满足实验要求时选限流接法但以下三种情况必须采用分压接法：要使待测元件的电压(或电流)从零(或很小值)开始连续调节，必须采用分压接法；如果实验所提供的电压表、电流表或电阻元件允许的最大电流(或电压)较小，采用限流接法时，实际电流(或电压)都会超过允许的最大电流(或电压)，为了保护电表或电阻元件免受损坏，必须采用分压接法；若所用的滑动变阻器阻值远小于待测电阻阻值，采用限流接法时，待测电阻上的电流(或电压)变化很小，不利于多次测量求平均值或用图象法处理数据，应选择分压接法2等效替代法测电阻步骤如下：如图所示，S接1，调节R2，读出表示数为I；S接2，R2不变，调节电阻箱R1，使表示数仍为I.由上可得RxR1.该方法的优点是消除了电表引起的系统误差对测量的影响，缺点是电阻箱的阻值不能连续变化，测量误差较大(2014新课标全国，22，6分)在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx约为200 ，电压表的内阻约为2 k，电流表的内阻约为10 ，测量电路中电流表的连接方式如图甲或图乙所示，结果由公式Rx计算得出，式中U与I分别为电压表和电流表的示数若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为Rx1和Rx2，则_(填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且测量值Rx1_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值Rx2_(填“大于”“等于”或“小于”)真实值【解析】由于Rx>，利用内接法即题图甲误差更小，更接近待测电阻的真实值测量值Rx1RxRA，即Rx1大于真实值测量值Rx2，即Rx2小于真实值【答案】Rx1大于小于(2016福建漳州八校第二次联考)LED绿色照明技术已经走进我们的生活某实验小组要精确测定额定电压为3 V的LED灯正常工作时的电阻，已知该灯正常工作时电阻大约500 ，电学符号与小灯泡电学符号相同实验室提供的器材有：A电流表A1(量程为0至50 mA，内阻RA1约为3 )B电流表A2(量程为0至3 mA，内阻RA215 )C定值电阻R1697 D定值电阻R21 985 E滑动变阻器R(0至20 )一只F电压表V(量程为0至12 V，内阻RV1 k)G蓄电池E(电动势为12 V，内阻很小)H开关S一只，导线若干(1)如图所示，请选择合适的器材，电表1为_，电表2为_，定值电阻为_(填写器材前的字母编号)(2)将电路图补充完整(3)写出测量LED灯正常工作时的电阻表达式：Rx_(填字母，电流表A1、电流表A2和电压表V的读数分别用I1、I2、U表示)，当表达式中的_(填字母)达到_，记下另一电表的读数代入表达式，此状态得到的电阻为LED灯正常工作时的电阻【解析】(1)该灯的额定电压为3 V，故所给的电压表F不能直接并联在灯的两端测量电压，可把内阻已知的电流表B与一定值电阻串联改成一个量程较小的电压表，串联的定值电阻应为D，则改装后的电压表的量程为UI2(R2RA2)6 V，能满足实验的要求LED灯的工作电流为6 mA，流经电表2的电流为1.5 mA，则流经电表1的电流最大值为(6 mA1.5 mA)7.5 mA，测量该电流时可选用内阻已知的电压表F，流经F的最大电流为12 mA，故表1选F，表2选B，定值电阻选D.(2)该实验的滑动变阻器的最大阻值只有20 ，故选用分压接法，电路图如图所示(3)灯泡两端的电压ULI2(RA2R2)，流经它的电流ILI2，故灯泡的电阻Rx，当表达式中的I2达到1.5 mA时，该灯达到额定电压，此状态得到的电阻为该灯正常工作时的电阻【答案】(1)FBD(2)图见解析(3)I21.5 mA 电表的非常规接法测电阻1伏伏法测电阻若的内阻RV1已知，则可用如图甲所示的电路测电阻Rx，且RxRV1.2安安法测电阻若的内阻RA1已知，则可用如图乙所示的电路测电阻Rx，且Rx.说明：图甲和图乙中，电压表和电流表的“内接”和“外接”并不是为了减小系统误差，而是从量程的大小、能否准确测量等因素考虑的3电阻箱当成电表使用(1)电阻箱当成电压表：如图甲所示，可测得电流表的内阻RA2.图中利用电阻箱R测得表两端的电压为(I1I2)R，起到了测电压的作用(2)电阻箱当成电流表：如图乙所示，若已知R及RV，可测得干路电流I.图中电阻箱与电压表配合使用，起到了测电流的作用.1(2015河南开封二模)某同学用下列器材测量一电阻丝的电阻Rx：电源E，适当量程的电流表、电压表各一只(电流表有内阻，电压表内阻不是无限大)，滑动变阻器R、RP，开关S1、S2，导线若干他设计如图甲所示的电路测量电阻Rx的值，并有效地消除了因电压表和电流表内阻而产生的系统误差实验步骤如下：A先闭合S1，断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数为I1、U1；B闭合S2，调节RP，记下电流表和电压表示数为I2、U2.(1)请你帮他按电路图在实物图乙上连线；(2)指出上述步骤B中错误的做法并进行改正：_，写出用测量数据表示被测电阻Rx的表达式：_.1【解析】(1)电路连接如图所示(2)先闭合S1、断开S2，调节R和RP，使电流表和电压表示数合理，记下两表示数I1、U1，设电压表内阻为RV，则，步骤B应保持RP不变，闭合S2，记下电流表和电压表示数I2、U2，则，所以Rx.【答案】(1)图见解析(2)应保持RP不变，闭合S22(2016山东济南一模)用伏安法测定一个待测电阻Rx的阻值(阻值约为200 )，实验室提供如下器材：电池组E(电动势3 V，内阻不计)电流表A1(量程015 mA，内阻约为100 )电流表A2(量程0300 A，内阻为2 000 )滑动变阻器R1(阻值范围020 ，额定电流2 A)电阻箱R2(阻值范围09 999 ，额定电流1 A)开关S、导线若干要求实验中尽可能准确地测量Rx的阻值，请回答下面问题：(1)将电流表A2与电阻箱串联，改装成一个量程为3.0 V的电压表，需将电阻箱阻值调到_.(2)在方框中完整画出测量Rx阻值的电路图，并在图中标明器材代号；(3)调节滑动变阻器R1，两表的示数如图所示，可读出电流表A1的示数是_mA，电流表A2的示数是_A，测得待测电阻Rx的阻值是_.2【解析】(1)改装后电压表量程是3 V，因为Ig(RgR)U，则电阻箱阻值R Rg8 000 .(2)滑动变阻器最大阻值远小于待测电阻阻值，滑动变阻器应采用分压接法待测电阻阻值约为200 ，电流表A1内阻约为100 ，电压表内阻RV2 000 8 000 10 000 ，R<RARV，电流表应采用外接法，电路图如图所示(3)由图示可知，电流表A1的示数为8.0 mA，电流表A2的示数是150 A；待测电阻两端电压UI2RV15010610 000 V 1.5 V，测得待测电阻Rx 187.5 或Rx191 .【答案】(1)8 000(2)图见解析(3)8.0150187.5(或191)3(2015广西四校调研)某同学为了测定一只电阻的阻值，采用了如下方法：(1)用多用电表粗测：多用电表电阻挡有4个倍率：分别为1 k、100、10、1，该同学选择100倍率，用正确的操作步骤测量时，发现指针偏转角度太大(指针位置如图中虚线所示)为了较准确地进行测量，请你补充完整下列依次应该进行的主要操作步骤：_.两表笔短接，调节欧姆调零旋钮，使指针指在0 处重新测量并读数，若这时刻度盘上的指针位置如图中实线所示，测量结果是_.(2)为了尽量准确测该电阻，现用伏安法测电阻，要求测量时，电表指针有较大偏转，测量多组数据除被测电阻外，还备有如下实验仪器，请选择仪器，设计实验电路A电压表V(量程50 V，内阻约为25 k)B电流表A1(量程100 mA、内阻r120 )C电流表A2(量程100 mA、内阻约5 )D定值电阻R0(80 )E滑动变阻器R(010 )F电源：电动势E6 V，内阻较小G导线、开关若干请在虚线框内画出能准确测量电阻R的电路图(要求在电路图上标出元件符号)请根据设计的电路图写出Rx的测量值表达式：Rx_3【解析】(1)由题知选择100倍率的电阻挡，正确操作时，发现多用电表的指针偏转角度太大，由多用电表的电阻刻度特点可知，为了使读数准确，指针要摆到表盘中央附近，则要把100倍率挡换成10倍率挡由欧姆表表盘的读数规则可知测量结果为1210 120 .(2)已知电源电动势E6 V，而电压表V的量程为50 V，相比较可得知，此电压表不可选，误差太大由电源电动势E6 V，被测阻值约120 可知：通过Rx的最大电流约为I50 mA.此题要用伏安法测电阻，测量中表的指针要有较大角度偏转误差才会较小，同时知A1的量程和内阻可将定值电阻R0与A1串联改装成一电压表测Rx两端的电压滑动变阻器的最大阻值R10 ，比被测电阻Rx小得多，则采取分压接法，电路图如图所示由电路图可知，Rx两端电压UxI1(R0r1)Rx中的电流IxI2I1则Rx(R0r1)【答案】(1)换用10倍率的挡位120(2)电路图见解析(R0r1)